基于軌道交通電氣火災(zāi)防控技術(shù)研究

梁曉明

摘 要：城市軌道交通以其運(yùn)量大、速度快、環(huán)保等各種優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)演變成了現(xiàn)階段世界上現(xiàn)代化城市公共交通發(fā)展的主要趨勢(shì)。而對(duì)于城市軌道交通而言，火災(zāi)事故是最嚴(yán)重的一大災(zāi)害，其直接威脅著乘客的人身安全，特別是近年來電氣火災(zāi)逐漸增多，所造成的重大損失也不可估量。而常規(guī)的電氣火災(zāi)防控技術(shù)很容易受時(shí)間與環(huán)境等外界因素影響，存在可靠性差、漏報(bào)誤報(bào)等缺陷，根本無法充分發(fā)揮有效作用。據(jù)此，本文主要對(duì)基于軌道交通的電氣火災(zāi)防控技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：軌道交通 電氣火災(zāi) 防控技術(shù)

中圖分類號(hào)：U231.96 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）11（b）-0045-02

1 基于軌道交通的電氣火災(zāi)防控的現(xiàn)實(shí)意義

在軌道交通系統(tǒng)中，電氣設(shè)備的密度比較大，負(fù)荷較重。在電氣設(shè)備與線路運(yùn)行時(shí)，潛藏的故障很容易爆發(fā)。在車站站廳、站臺(tái)與控制中心等公共建筑設(shè)備中，由于乘客流動(dòng)量大，如果出現(xiàn)電氣火災(zāi)事故勢(shì)必會(huì)造成嚴(yán)重的安全事故。軌道交通電氣火災(zāi)事故的特點(diǎn)主要是控制難度較大，事故觸發(fā)的因素多元化，缺乏系統(tǒng)的綜合管理方式，不論是就技術(shù)防控還是管理預(yù)防，都備受阻礙，電氣火災(zāi)事故的發(fā)生破壞力非常大，直接威脅著乘客的生命財(cái)產(chǎn)安全。所以，加強(qiáng)對(duì)軌道交通電氣火災(zāi)事故的有效防控，確保其中電氣設(shè)備運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，是軌道交通工程相關(guān)部門與社會(huì)應(yīng)積極關(guān)注的重要問題。

2 基于軌道交通的電氣火災(zāi)成因

2.1 短路

相線和相線、零線在既定點(diǎn)因?yàn)榻^緣損壞等導(dǎo)致發(fā)生相碰、相接，導(dǎo)致電氣回路過程中電流快速增加的現(xiàn)象，稱之為碰線或者連電。大部分軌道交通電氣火災(zāi)都是因?yàn)殡姎舛搪匪斐傻?，其主要包括兩種形式：第一，導(dǎo)線間的直接接觸短路，即配電線路相線與相線間、中線間的短路，因?yàn)槎搪坊芈冯娏鬟^大，其可以促使保護(hù)斷路器發(fā)生瞬間動(dòng)作，以此切斷回路電源，防止造成更為嚴(yán)重的損壞。第二，帶電導(dǎo)體與地之間的局部短路，以電弧作為通路形成電氣接地故障，即電弧短路，其發(fā)生幾率較大，而且不容易被發(fā)現(xiàn)。因?yàn)槎搪冯娏鬟^小，不會(huì)造成斷路器動(dòng)作保護(hù)線路。因?yàn)殡娀【植繙囟缺容^高，可以長(zhǎng)時(shí)間延續(xù)，很容易造成周圍可燃物燃燒，因此由接地電弧短路故障引發(fā)火災(zāi)的幾率很大。

2.2 漏電

導(dǎo)線絕緣破壞或者電氣設(shè)備的絕緣能力比較差等，會(huì)造成導(dǎo)線與地面間存在電流，就是所謂的漏電。漏電會(huì)導(dǎo)致設(shè)備局部帶電，以此導(dǎo)致人身觸電，嚴(yán)重的時(shí)候還會(huì)引發(fā)電弧、高溫，以此造成周圍可燃物燃燒。漏電的主要原因包含4項(xiàng)：首先，導(dǎo)線由于長(zhǎng)期使用，絕緣層老化，導(dǎo)致強(qiáng)度降低。其次，導(dǎo)線適用環(huán)境太過潮濕，很容易腐蝕，導(dǎo)致絕緣層擊穿。再次，在安裝或維修時(shí)，導(dǎo)線外的絕緣層出現(xiàn)損傷。最后，用電設(shè)備對(duì)地造成絕緣損壞。

2.3 過負(fù)荷

在電氣線路中，連續(xù)通過不會(huì)造成電線過熱的電流量，就是安全載流量，即所謂的安全電流。如果線路的電流量超出安全載流量，就是線路過負(fù)荷。線路最高工作溫度是65℃，由于線路發(fā)熱量與電流平方為正向關(guān)系，所以，在過負(fù)荷的時(shí)候，線路發(fā)熱量經(jīng)常會(huì)超出上限值，這樣一來，不僅會(huì)導(dǎo)致絕緣層快速老化，還會(huì)造成絕緣層擊穿或燃燒，從而引發(fā)火災(zāi)事故。

2.4 設(shè)備使用不當(dāng)

電熱器和燈具等電力設(shè)備的安裝不恰當(dāng)，使用環(huán)境不規(guī)范，周圍堆載著大量的可燃物，散熱條件比較差等都很有可能造成火災(zāi)事故。

3 基于軌道交通的電氣火災(zāi)防控技術(shù)

3.1 剩余電流保護(hù)技術(shù)

現(xiàn)階段，我國(guó)普遍使用剩余電流保護(hù)技術(shù)實(shí)施人身觸電與漏電火災(zāi)防護(hù)，而保護(hù)電氣則被稱之為剩余電流保護(hù)器。剩余電流動(dòng)作型漏電保護(hù)器根據(jù)線路的剩余電流實(shí)施保護(hù)，動(dòng)作可靠性較高，可以作為直接接觸補(bǔ)充保護(hù)，還可以分級(jí)保護(hù)。其中很多國(guó)家漏電保護(hù)裝置都是剩余電流動(dòng)作型的產(chǎn)品。而我國(guó)不論是在數(shù)量還是類型上，已經(jīng)基本上能夠滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求了。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)下，城市軌道交通的電氣系統(tǒng)中充分引進(jìn)了剩余電流保護(hù)技術(shù)，這在很大程度上提高了軌道交通電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。為了進(jìn)一步適應(yīng)軌道交通電氣需求，還應(yīng)全面優(yōu)化和改進(jìn)剩余電流保護(hù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣系統(tǒng)的全方位保護(hù)，確保人們的出行安全。

3.2 電弧故障保護(hù)技術(shù)

3.2.1 電弧故障檢測(cè)

就軌道交通電氣而言，主要?jiǎng)澐譃槿箢愋停旱谝?，支路AFCI，在配電盤中安裝，保護(hù)支路電路與饋電線路電弧故障。第二，插座式AFCI，在用電器具電源插座上安裝，保護(hù)用電器電弧故障。第三，組合式AFCI，滿足以上兩種類型要求，并保護(hù)分支電路與用電源插座的電弧故障。因?yàn)榈蛪号潆娋€路敷線比較隱秘，而且電弧故障發(fā)生的具體位置并不明確，一般主要利用間接保護(hù)的方式保護(hù)電弧故障，也就是進(jìn)行線路電流、電壓、相位等相關(guān)參數(shù)測(cè)量，在電弧故障發(fā)生的時(shí)候，這些相關(guān)參數(shù)都會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)改變，據(jù)此對(duì)電弧故障進(jìn)行判斷。其中，大部分軌道交通電氣系統(tǒng)都是根據(jù)電流進(jìn)行判斷。通過利用電流傳感器與剩余電流傳感器進(jìn)行電流測(cè)量，電弧故障檢測(cè)與保護(hù)電路判斷是否存在串聯(lián)電弧故障，線與中性線并聯(lián)電弧故障，線與地并聯(lián)電弧，一旦出現(xiàn)電弧故障，及時(shí)關(guān)閉觸點(diǎn)動(dòng)作，并確保長(zhǎng)時(shí)間處于關(guān)閉狀態(tài)，并快速斷開被保護(hù)電路。

3.2.2 電弧故障識(shí)別

通過寬帶噪聲在過零點(diǎn)周圍消失，以及寬帶噪聲在半周期內(nèi)部能量分布等特性，能夠辨別電弧故障，防止誤動(dòng)作。電流傳感器主要是用來進(jìn)行線路電流測(cè)量，而頻率傳感器則是用來進(jìn)行線路電流信號(hào)頻率測(cè)量，把電流傳感器與頻率傳感器檢測(cè)的電流值與高頻信號(hào)能級(jí)信號(hào)傳輸?shù)教幚砥髦校隳軌蚺袛嗍欠癯霈F(xiàn)串聯(lián)電弧故障與線對(duì)中性線間并聯(lián)電弧故障。因?yàn)榉謩e使用傳感器進(jìn)行線路電流與高頻分量測(cè)量，與使用寬帶電流傳感器比較而言，可以更具針對(duì)性和有效性地檢測(cè)線路電流值與電力信號(hào)寬帶噪聲能級(jí)，以此提高測(cè)量精確度。線對(duì)地間并聯(lián)電弧故障依舊采用差分電流傳感加以測(cè)量。串聯(lián)電弧的檢測(cè)方式，主要是設(shè)置多項(xiàng)定時(shí)周期，即第一周期與第二周期，第二周期是第一周期的分?jǐn)?shù)，第一周期是工頻半周波，第二周期是采樣周期，每半工頻周期可以采集到32個(gè)數(shù)據(jù)，計(jì)算第一周期電流與寬帶噪聲頻率，判斷其與預(yù)先設(shè)定閾值的差異，以及串聯(lián)電弧故障。并聯(lián)電弧檢測(cè)方式與串聯(lián)電弧類似，即對(duì)電流與預(yù)先設(shè)定閾值之間的差異。線對(duì)地并聯(lián)電弧則是利用差分電流方式加以判別，通過差分電流傳感器進(jìn)行線路差分電流檢測(cè)，在第一周期內(nèi)都超過預(yù)先設(shè)定閾值的話，就可以斷定為線對(duì)地出現(xiàn)了電弧故障。為了方便組裝，電流傳感器與頻率傳感器可以采取一體化結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)語

綜上所述，軌道交通主要是指具備運(yùn)量比較大，速度較快，而且耗能較少，安全性較高等特性的交通方式，是當(dāng)前城市出行性價(jià)比最好的交通工具，所以，積極進(jìn)行軌道交通建設(shè)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，其不僅能夠進(jìn)一步推動(dòng)城市化進(jìn)程，還可以促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因?yàn)檐壍澜煌ü╇娤到y(tǒng)中的電氣設(shè)備密度比較大，運(yùn)行環(huán)境非常差，所以電氣故障發(fā)生幾率相對(duì)較高，尤其是電氣火災(zāi)事故。對(duì)此，積極引用剩余電流保護(hù)技術(shù)與電弧故障保護(hù)技術(shù)，能夠有效防控電氣火災(zāi)事故，并確保軌道交通運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1] 姚運(yùn)坤.軌道交通車輛電氣火災(zāi)事故綜合防控措施研究[D].西南交通大學(xué)，2012.

[3] 尚進(jìn).基于電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在軌道交通工程應(yīng)用的分析[J].科技展望，2016，26（14）：44.

[4] 劉賀.城市軌道交通設(shè)備系統(tǒng)電氣火災(zāi)預(yù)防[A].中國(guó)城市科學(xué)研究會(huì)軌道交通學(xué)組.智慧城市與軌道交通[C].2016：3.